Науглероживание

Категория:
Производство точных отливок


Науглероживание

Науглероживание отливки во время ее охлаждения в литейной форме, т. е. насыщение углеродом поверхностных слоев отливки, часто заменяют термообработкой —цементацией. После цементации в обезуглероженном слое содержание углерода повышается и примерно соответствует его содержанию в сердцевине отливки. Величина науглероживания поверхностного слоя отливки зависит от температуры, при которой проводят цементацию, общего времени науглероживания и от эффективности науглероживающего агента. Повышение температуры и увеличение времени науглероживания способствует повышению содержания углерода в поверхностном слое отливок. Для диффузии углерода в поверхностный слой достаточен относительно короткий промежуток времени. Этот период значительно удлиняется, если требуется большой слой науглероживания. За 10 мин углерод проникает на глубину 0,125 мм; за 2 ч —на глубину 0,5 мм и за время от 4 до 6 ч —на глубину 0,75 мм (рис. 1).

Науглероживание проводят в печах с контролируемой атмосферой, которая состоит из окиси углерода, водорода, азота, двуокиси углерода и небольшого количества водных паров. Состав газовой фазы — атмосферы и ее температура строго регулируют и контролируют. Для науглероживания в качестве карбюризатора можно применять твердые вещества. Такой способ очень прост и пригоден для конструкционных сталей с содержанием углерода от 0,35 до 0,70% при не очень сильном обезуглероживании (слой около 0,3 мм).

Рис. 1. Структура науглероженного слоя

В качестве науглероживающего средства можно использовать древесный уголь без катализатора. Температура науглероживания зависит от содержания углерода в необезуглероженной части отливки. Чем больше содержание углерода, тем выше должна быть температура науглероживания. Для стали с 0,4% С температура науглероживания 860 °С; для стали с 0,5—0,6% С — 880 °С, а для стали с 0,7% С —900 °С. Древесный уголь с пониженной науглероживающей способностью обычно применяют для низкоуглеродистых сталей.

После науглероживания проводят нормализационный или полный отжиг в течение 4 ч. Термически обрабатываемые детали укладывают в короб и засыпают стружкой серого чугуна.

Науглероживание — достаточно дорогой и длительный по времени процесс. Но оно является единственным способом, при котором обезуглероженный слой насыщается углеродом. Этот способ необходим, как было сказано, для отливок, свойства и назначения которых требуют равномерного содержания углерода во всем сечении. Можно удалить обезуглероженный слой механической обработкой. Однако при массовом производстве это гораздо дороже, чем введение дополнительной термообработки.

Специфика получения отливок литьем по выплавляемым моделям требует оснащения отделений термической обработки современными проходными печами с контролируемой атмосферой.

Нормализация для отливок из углеродистых сталей проводится при нагреве до температуры выше на 50—100 °С, а из легированных — на 150 °С выше линии Ас3, с последующим охлаждением на воздухе. После отжига получается гомогенная структура, а после быстрого охлаждения образуется в областях критических температур мелкая вторичная структура с равномерно распределенными составляющими (рис. 42). Отливки из легированных сталей, с малой критической скоростью после нормализаци-онного отжига имеют мартенситную структуру, отливки из высокоуглеродистых сталей — мелкодисперсный перлит и мартенсит.

Нормализацией обеспечивается мелкодисперсная структура со стабильными и высокими механическими свойствами (предел прочности при растяжении, предел текучести, удлинение, сужение и ударная вязкость). Время выдержки при указанных температурах нормализационного отжига-зависит от марки стали. Для углеродистых сталей ориентировочно принимают минимальное время выдержки из расчета 1 ч на каждые 25 мм толщины стенки отливки; для легированных сталей время выдержки увеличивают в несколько раз.

Нормализационный отжиг не снимает полностью внутренние напряжения в отливках. Если по характеру эксплуатации отливка не должна иметь внутренних напряжений, то после нормализации необходимо проводить еще отжиг для снятия внутренних напряжений. Устранить внутренние напряжения можно специальным режимом нормализации: нагрев до температуры отжига, выдержка, охлаждение с температуры нормализации до 620—650 °С на воздухе, а затем охлаждение в печи до 400—250 °С.

Рис. 2. Крупнозернистая структура в литом состоянии

Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум